Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The Exchange Bias (EB) phenomenon consists of an interfacial exchange coupling between a ferromagnetic (FM) material and an antiferromagnetic (AFM) one and has as the main characteristics the rise of a unidirectional anisotropy and a rotational hysteresis (HR) in torque curves. In this work we have investigated the behavior of the magnetic behavior of systems presenting EB through magnetization curves, anisotropic magnetorresistance (AMR)and torque magnetometry. We have grown films, via magnetron sputtering, of NiFe/FeMn
(bilayers) with different thickness of the FM layer and film structures of NiFe/IrMn/Ta with different repetitions of the basic s tructure. From the X-ray diffraction and reflectivity we have determined the preferential crystallographic growth direction, the thickness and the grain size of the studied samples. It was implemented at the Magnetism and Magnetic Materials Laboratory (LMMM) an apparatus to measure the AMR in two configurations: resistance as a function of the applied field angle and resistance as function of the field applied in a particular angle direction. To adjust the magnetization and AMR data we have used a phenomenological model for EB considering four energy terms: Zeeman, uniaxial, unidirectional and magnetostatic. The AMR curves have shown an asymmetry around 180º when measured at field smaller than
the Bias one. According to the used model used, such asymmetry can be caused either by a
misalignment between the anisotropy axes (uniaxial and unidirectional) or by a misalignment
between the measurement current direction easy magnetization axis of the sample. It was not
observed in the multilayers an increase on the uniaxial anisotropy dispersion with increasing on
the trilayers number, as expected. In order to fit average torque curves, we have used an equation
with two harmonic terms. The resulting parameters allow us to study the field evolution of the
harmonic amplitudes Kθ e K2θ. In the multilayer system as higher total energy is, higher is
the energy losses by HR. In bilayers system, the HR energy losses still increases even above
the saturation field. Such behavior was associated to the configuration of interfacial spins and
suggests the need of an additional contribution to total energy of the magnetic system. / O fenômeno de Exchange Bias (EB) consiste de um acoplamento de troca interfacial entre um material ferromagnético (FM) e um material antiferromagnético (AFM) e tem como características principais o surgimento de uma anisotropia unidirecional e a histerese rotacional (HR) em curvas de torque. Neste trabalho investigamos o comportamento de sistemas magnéticos
com EB através de curvas de magnetização, magnetorresistência anisotrópica (AMR) e magnetometria de torque. Foram crescidos filmes via magnetron sputtering, de NiFe/FeMn (bicamadas) variando a espessura da camada de NiFe e filmes de NiFe/IrMn/Ta com diferentes números de repetições dessa estrutura básica (multicamadas). A partir da difração e refletividade de raios-X determinamos a direção preferencial de crescimento cristalográfico, espessura e o tamanho de grão das amostras estudadas. Foi implementado no Laboratório de Magnetismo
e Materiais Magnéticos (LMMM) um aparato experimental para medidas de AMR: resistência em função do ângulo do campo aplicado e resistência em função do campo aplicado para um
determinado ângulo escolhido. Para o ajuste aos dados das curvas de magnetização e AMR é apresentado um modelo fenomenológico para EB considerando quatro termos de energia: Zeeman,
uniaxial, unidirecional e magnetostático. As curvas de AMR apresentam uma assimetria em torno de 180º quando medidas em valores de campo menores que o campo de Bias. De acordo com o modelo utilizado, tal assimetria pode ser causada por um desalinhamento entre os eixos de anisotropia (uniaxial e unidirecional) ou por um desalinhamento entre a direção da
corrente de medida e o eixo fácil de magnetização da amostra. Não foi observado um aumento na dispersão da anisotropia uniaxial com o aumento das repetições das tricamadas, conforme
esperado. Para o ajuste das curvas de torque médio utilizamos uma equação com dois termos harmônicos. Os parâmetros resultantes do ajuste das curvas de torque permitiram estudar a
evolução das componentes harmônicas Kθ e K2θ. Nas multicamadas quanto maior a energia associada ao torque médio maiores são as perdas de energia por HR. Já nas bicamadas, as perdas de energia por HR aumentam mesmo acima do campo de saturação. Tal comportamento foi associado à configuração de spins interfaciais e sugere a necessidade de uma contribuição
adicional para a energia total do sistema magnético.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9257 |
| Date | 23 March 2016 |
| Creators | Silva, Oreci Escobar da |
| Contributors | Carara, Marcos André, Oliveira, Artur Harres de, Beck, Fábio |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 300, 300, 300, a8bf0e5b-f6aa-4bdc-8cf7-3957f5757509, c0a10a33-27ec-4e4b-b6c9-7ef93a90b3b5, f249b06e-ce15-4cc9-be1f-409bb8f9e7bd, 379c3d7a-4b12-47a8-ac91-a3a4a035ea3e |
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